Food for Health - Dietary fibre and glycaemic carbohydrates

Dette strategiske programmet gav oss muligheten til å videreutvikle grunnleggende kompetanse om karbohydrater med relevans til mat og deres helseeffekter. Vi har videreført forskningen på beta-glukaner fra korn. Disse har positive helseeffekter så lenge de ikke er brutt ned, under f.eks. baking. Under baking vil reduksjon av tiden som bygg- eller havremel er i kontakt med vann redusere degraderingen av beta-glukan og gi grunnlag for sunnere brød med mindre påvirkning av blodsukkeret. I en publisert Skandinavisk ringtest identifiserte vi utfordringer og begrensinger rundt metodikken som benyttes for å måle molekylvekten til beta-glukan i matvarer. Parallelt har vi etablert forbedrede systemer for bestemmelse av absolutte molekylvekter til løselige kostfiber generelt. Vi har i tillegg utviklet et målesystem basert på viskositet for å måle aktiviteten til beta-glukan degraderende enzymer som kan være naturlig tilstede i f.eks. korn og møllefraksjoner og som dermed kan forringe kvaliteten. Metodikk for spesifikk kvantifisering av beta-glukan i humane og animalske kroppsvæsker samt i feces og tarminnhold er også utviklet. I samarbeid med potetindustrien er egnetheten av ulike håndholdte enkle måleinstrumenter, som raskt kan bestemme glukoseinnhold i potetråvarer, vurdert. Vi har kommet med anbefalinger om hvordan prøvetaking bør utføres og hvordan instrumentene bør håndteres. Dette har gitt mulighet for identifisering av poteter med høyt sukkerinnhold og dermed nødvendige prosessjusteringer for hele partier for å redusere dannelse av akrylamid under produksjon. Andre innspill til prosessoptimalisering for produksjon av potetlompe har resultert i mindre forbruk av råvarer og redusert svinn. Metodikk for å kvantifisere og fjerne lipopolysakkarider fra kostfiberpreparater er også undersøkt. Dette er viktig for å identifisere mekanismer, siden det er en økende tendens til å tilsette kostfiber som immunstimulerende funksjonell ingrediens som f.eks. beskyttende mot forkjølelse. Videre er metodikk for spesifikk deteksjon av forgreinede beta-glukan strukturer fra sopp og gjær med antatte visse immunologiske egenskaper identifisert. Utover dette er metodikk som kan bidra til å identifisere immunstimulerende egenskaper som kan tilordnes spesifikke polysakkaridstrukturer utviklet. Alt dette kan brukes til å utvikle nye Norske matvarer med reelle immunologiske effekter. Vi har videre identifisert og etablert avanserte mølleteknikker som muliggjør mekanisk oppdeling av korn i ulike deler med forskjellige teknologiske egenskaper og øket helsemessig kvalitet. F.eks. vil fraksjoner produsert fra bygg være anriket på beta-glukan og protein og samtidig ha redusert innhold av stivelse. Vi har i tillegg utviklet en metode for å kontrollere samt optimalisere mølleprosessen for bygg og dermed sikre bedre ressursutnyttelse og mindre svinn. Utviklet kunnskap er overført til kornindustri (møller og produsenter). Videre er det funnet at avskalling og sliping av korn kan bidra til å redusere innholdet av helseskadelige mykotoksiner, en av hovedårsakene til svinn i havreproduksjonen i Norge. Som et alternativ til kostbare kliniske studier har vi benyttet in vivo og in vitro baserte målemetoder som simulerer studier på mennesker. F.eks. sees en degradering av løselig beta-glukan i tynntarmen hos gris. Det er dessuten vist at ekstrudering av havre og bygg øker bio-tilgjengeligheten av fenoliske syrer som er plantestoffer antatt gunstige for helsen. I samarbeid med forskere i EU har det det blitt enighet om en in vitro modell for fordøyelse. Så langt har vi validert denne mot glykemisk respons til kokt potet og mot fordøyelsen av skummet melkepulver. Vi har videre analysert mengden og molekylvekten til beta-glukan som går i løsning fra matvarer under simulert fordøyelse. Dette er metodikk som brukes til å bestemme hvordan matprosessering vil kunne påvirke fordøyelsen av stivelse i et produkt samt det resulterende kolesterolnivået i blodet. I en humant klinisk studie viste vi at brokkoli bidro til en signifikant reduksjon av blodglukose og insulinrespons i sammenheng med inntak av most potet i en realistisk porsjonsstørrelse. Dette viser at noen grønnsaker har en fordelaktig ernæringsmessig rolle som del av stivelsesrike måltider. Et studium med mus som spontant utvikler tarmkreft indikerte at spesielt kostfibertypen inulin i fôret var med på å nedsette dannelsen av svulster med 50%. Parallelt ble diversiteten i tarmfloraen redusert sammenliknet med mus hvor fôret var tilsatt mask, et biprodukt fra ølproduksjon. I hvilken grad ulike beta-glukaner fra gjær har evne til å dempe betennelsesindikatorer i humane makrofager ble studert i cellesystemer. Her ble et målesystem for å kvantifisere endringer i uttrykket av gener involvert i betennelse og kreftutvikling etablert. Resultatene indikerer primært at vannuløselige beta-glukan preparater fra gjær hemmer betennelsesreaksjoner samtidig som de kan beskytte cellene mot oksidativt stress.

Dietary fibre and glycaemic carbohydrates (starch) are basic food components essential for a balanced and healthy diet. For the former we eat too little and the latter often too much. Re-addressing this balance is a major challenge facing both the food industry and society. In this 4 year strategic research project we will focus on the health aspects of dietary fibres and starch in oat, barley and potatoes since in terms of their harvested volume and acknowledged potential health impact these crops ar e the among the most significant in Norway. We will: 1). develop new analytical tools to study dietary fibres and glycaemic carbohydrates, 2) optimise processing technologies to make new ingredients and subsequent healthier foods from barley, oat and pota toes.3) understand the mechanisms behind the positive health benefit of dietary fibre and understand how glycaemic carbohydrates in foods can be made healthier. Både kostfiber og de karbohydratforbindelser som omdannes til glukose og påvirker insulinnivå et (glykemiske) er vanlige bestanddeler i kosten og essensielle for en balansert og sunn diet. Vi spiser generelt for lite fiber og for mye glykemiske karbohydrater og det er en utfordring å snu dette forholdet både for matindustrien og for samfunnet gen erelt. Dette aktuelle strategiske prosjektet skal vare i 4 år og fokusere på helseaspekter ved kotsfiber og stivelse i havre, bygg og poteter som produseres i store volum og dermed potensielt har en stor innvirkning på helsen i Norge. Forskningsprogrammet vil 1) utvikle nye analysemetoder for å studere helsebiddraget fra kostfiber og glykemiske karbohydrater 2) optimalisere prosessering mot å lage nye ingredienser og deretter sunnere mat fra bygg, havre og potet. 3) identfisere mekanismer bak de positive helseeffektene av kostfiber og forstå hvordan mat med innhold av glykemiske karbohydrater kan gjøres sunnere.